2018 Fiscal Year Annual Research Report
発生過程をつかさどる階層縦断的な時間スケール制御機構の理論的解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation |
|---|
| Project/Area Number |
17H05758
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
畠山 哲央 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (50733036)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 発生タイミング / 時間スケール / 統計物理学 / ゆらぎ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究において、生物学的に確立したモデルであるMonod-Wyman-Changeux型のアロステリック分子のモデルにおいて、分子の修飾が同一の酵素に依存する状況では、定常状態への非常に遅くなることが見出された。これは、細胞や組織の分化や発生タイミングを決定するための基本的なメカニズムとなりうるものである。そこで、このモデルの確率的挙動を調べるために、統計力学的手法を用いてモデル化を行った。その結果、先行研究と同様に、平衡状態への遅い緩和が見られた。同時に、予想外の結果として、温度や酵素量のパラメータの変化に対して平衡状態へ緩和する軌道が転移するという現象が見られた。さらに、転移点近傍のパラメータ領域では、同一の初期条件からスタートしても平衡状態への緩和速度が各サンプル（例えば、それぞれの細胞など）によって大きく違うということがわかった。これは、たとえ同一のシステム（細胞、組織など）であっても、その時間スケールが大きく違いうるということを示唆する結果である。過去のシステム生物学の研究では、生体内分子の個数のゆらぎは大きな注目を集めてきたが、時間スケールのゆらぎは基礎的な模型の不在もあり殆ど注目を浴びることはなかった。現在、上記の結果は論文投稿中である。また、Koshland-Nemethy-Filmer型のアロステリック分子でも、同様の遅い緩和が見られたが、ゆらぎの性質は大きく異なることも見出された。この結果は、アロステリック制御さえあれば、定常状態への遅い緩和は普遍的に見出されるということを示唆する。この結果は現在論文投稿準備中である。また、本研究課題に対する考察から派生して、生体内の代謝システムに経済学で用いられる数学を適用することにより、代謝システムのコアとなる構造を抽出可能であることを見出した。この結果は現在論文投稿中である。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
